基于LabVIEW的时域积分的加速度信号的处理

王兴明 王成军

【摘 要】多维振动铸造机的振动频率和振幅大小影响铸件的品质和力学性能，因而对振动频率和振幅的研究是多维铸造机设计中非常重要的内容，以此提高铸件的质量。采用压电式加速度传感器对多维铸造机振动进行在线测试，利用LabVIEW软件开发平台，采用拟合多项式消除趋势项，实现多维铸造机振动频率信号和位移信号的处理和显示。实验表明，该试验平台结构简单、响应速度快、抗干扰能力强，具有较高的可靠度。

【Abstract】The vibration frequency and the amplitude of multidimensional vibrating casting machine can influence the quality and mechanical properties of the casting， so， to research the vibration frequency and the amplitude is an important content of multidimensional vibrating casting machine design， to improve the quality of the casting. The vibration of multi dimensional casting machine is tested on-line by using piezoelectric accelerometer. LabVIEW software development platform is adopted to eliminate the trend items by fitting polynomial， and to realize the processing and display of vibration frequency signal and displacement signal of multidimensional casting machine. The experimental results show that the platform has the advantages of simple structure， fast response， strong anti-interference ability and high reliability.

【关键词】多维振动铸造机；时域积分；频率；加速度；趋势项；LabVIEW

【Keywords】multi-dimensional vibration casting machine； time domain integral； frequency； acceleration； trend term； LabVIEW

【中图分类号】TP391 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）03-0156-02

1 引言

铸造水平的高低能衡量一个国家的工业水平[1]。经实验研究发现，振动的幅度和频率会对铸件的性能和质量产生显著影响。振幅的大小及振动频率的高低对铸件的影响规律研究需要通过实验装置进行实时测量、分析，因此，需要开发专用的多维振动测试系统，对多维振动铸造机的振动参数进行测试、分析，为多维振动铸造机的产品开发和多维振动铸造工艺设计提供参考。

2 编程语言

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Work-bench） 是由美国NI公司（ National Instruments，国家仪器公司）开发出的一款功能强大且易于编程的仪器和分析软件，编程语言为G语言（图形化编程语言）。

3 测试对象

测试的对象是安徽理工大学自主开发研制的具有三个运动自由度的多维振动铸造机，其激振机构采用一种完全解耦的混联机构2PRRR—P（2R），能够实现砂箱沿X、Y、Z三个方向进行直线往复运动。振动铸造机的振动频率和振动幅度与负载密切相关，为了更直观地观测砂箱在各方向上位移的大小，采取空载测试方式，优选Z轴方向。

4 测试条件

采用的是压电式晶体三轴加速度传感器测量；采用归一化电荷放大器，且自带低通滤波器；采集卡为NI USB-6242，采集信号为模拟电压信号。由于实际的采样振动加速度信号，在去直流信号后仍存在偏差， 因此对加速度信号积分后会产生趋势项[2]。

5 信号处理

加速度求位移，常用的处理方法有频域分析法和时域分析法两种。对加速度信号直接在时域上进行积分可可避免傅里叶变换引起的截断误差。

6 加速度信号处理程序

7 结论

本文利用压电式加速度传感器、信号调理设备、数据采集卡、PC机组成测量振动位移信号的硬件系统，采用图形化编程软件LabVIEW开发数据采集程序及基于拟合多项式极值消除趋势算法程序。在多维振动铸造機试验台上完成了实际振动位移测量。结果证明了该方法可以有效地将振动加速度信号变换成振动位移信号，很好地抑制了积分过程中趋势项的影响，能够达到实际振动测试的任务要求。

【参考文献】

【1】王成军，何涛，陈蕾，等.三维并联振动铸造机的设计与运动性能分析[J].机械设计与研究，2012，28（5）：100-102.

【2】曾杰，黄河清，朱石沙，等.基于频域积分的振动参量转换的波形基线修正算法[J].机床与液压，2010，38（11）：147-148.